研究

Rutgers 4D打印使变形,毒品交付,软机器人

4D打印是3D打印的方法,它允许对象转换。在许多情况下,4D打印已被用作一种“折纸效应”一个平坦的3D打印网调整为折叠进入三维对象,such as a tulip.如果扩展,该方法甚至可以为自我制造的平板家具,,,,or easy-assemble scaffolding.

自我折叠和转型的能力为研究人员提供了一个全新的可能性领域,特别是在医学领域。手术没有用体内切口来补偿大型植入物/医疗设备,而是侵入性较小。而且,而不是依靠血液循环来治疗问题,而是药物可以更加努力地针对问题。

罗格斯University–New Brunswick研究人员Daehoon Han,Zhaocheng Lu,Shawn A. Chester和Howon Lee开发了一种新的4D印刷方法直截了当爱丽丝漫游仙境Based in SLA, Rutgers’ 4D printed objects can shrink and swell on-demand.

A shrinking king

在罗格斯研究中展示的象棋金的收缩是made from a hydrogel。尽管水73%,但材料仍保留了坚固的形状。

凝胶的转化发生在水浴中。通过逐渐将温度提高到50°C,国王变得脱水并收缩。同样,随着温度降低到11°C左右,国王膨胀到自然尺寸。

该小组还演示了如何添加这个shrinking/growing principle to specific parts of an object, rather than the whole thing. For example, the prongs of the claw can shrink and grow to close, but the body holding them together stays the same.

4D打印模型的一部分可以调节以转换而不是整个对象。通过科学报告图像
4D打印模型的一部分可以调节以转换而不是整个对象。通过科学报告图像

3D微打印过程细节

3D微型乘以(称为PμSL系统)在这项研究中使用的是Rutgers团队定制的。它包括硅胶(LCOS)数字蒙版上的液晶,将每一层暴露于不同的紫外线轮廓;投影镜头;紫外线;线性阶段;和一个直接控制紫外线梁宽度的直接装置。

在打印的第一步中,在CAD软件上生成了数字3D模型,并将其切成位图像。每个数字图像都被转移到数字蒙版中,以光学图案的超紫色(UV)光,该光预测到准备的可策划PNIPAAM树脂。

通过光聚合,图案化的紫外线将液体树脂转化为固体层。一旦在线性阶段形成一层后,它就会掉落以暴露下一个层。该过程一直持续到整个物体制造为止。

图显示了3D印刷水凝胶的制备,PμSL,固化和收缩。
图显示了3D印刷水凝胶的制备,PμSL,固化和收缩。

医疗变形者和潜在的游戏改变者

“直到现在,这种智能水凝胶的全部潜力尚未释放。”解释说李,来自罗格斯工程学院。“我们为此添加了另一个维度,这是任何人第一次在这个规模上做到这一点。”

该团队正在使用此水凝胶进行微尺度工作,使物体具有50μm至7毫米之间的特征。希望它可以用于开发新的生物医学设备,喜欢细胞支架,这有助于促进组织生长,甚至有精确控制时期的药物,可能会给患者提供随着时间的流逝,不止一次。

李补充说:“如果您对形状有完全控制,那么您可以编程其功能,我认为这是3D打印形状转移材料的力量,”

“您几乎可以到处应用这一原则。”

“使用投影微塑形术对温度响应水凝胶的微观3D打印”by Han, Lu, Chester and Lee is published online in the journal科学报告。

认为这是屡获殊荣的研究?Nominate the Rutgers team now in the 2018 3D Printing Industry Awards.

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特色图片显示罗格斯的棋子缩小。今天通过罗格斯剪辑